JP6712337B2 - 受電装置、実験動物生体情報取得装置及び実験動物生体情報取得システム - Google Patents

Description

本発明は、受電装置、実験動物生体情報取得装置及び実験動物生体情報取得システムに関する。

医薬品開発等では、その効果を評価するために、飼育ケージ内で飼育されている多数のマウスなどの小動物を使った実験が日常的に実施されている。実験を実施する際、小動物には体温や活動量、心拍、血圧等の生体情報を経時的に取得する為の生体情報取得装置が装着される。生体情報取得装置は、小動物に外付けする方法と生体に埋め込む方法がとられているが、より正確な値を知るために、埋め込む方法が多くなっている。
埋め込む方法での重要なポイントは、生体情報取得装置への電力供給である。有線方式では小動物の動作が制限されるため、有線方式によらない何らかの電力供給方式が必要とされる。

生体情報を取得するに際しては、多数の実験動物を用いて、長期間にわたり、用途によっては計測間隔をあけずに（例えば数秒間隔）、多くの生体情報を取得することが望まれる。また、信頼性のある実験データを得るためには、実験動物にストレスを与えないようにする必要がある。そのためには、生体情報取得装置の形状は生体親和性のある形状であり、生体情報取得装置の寸法重量は小型軽量（一般的に実験動物の体重の１／１０以下といわれる）であることが望まれる。
さらに、その生体情報をリアルタイムに取得したい、その際の動作や姿勢等の観察を同時に行いたいというニーズがある。実験動物は飼育ケージ内に放たれ、自由に立ち上がったり歩き回ったりするので、どこに、どんな姿勢で実験動物がいようと、途切れることなく、生体情報を継続的に取得でき、実験動物を観察ができることが望まれる。
また、実験動物を多量に使用するため、一つの生体情報取得装置の消費電力（発熱）が少なく、出来るだけ安価であることが望まれる。

従来の埋め込み型の実験動物生体情報取得装置のうちの有線方式によらない電力供給方式によるものとして、例えば非特許文献１で開示される製品がある。この製品は一次電池を内蔵しており、一つの飼育ケージで複数の実験動物の生体情報の取得ができる。

他の有線によらない電力供給方式による従来の実験動物生体情報取得装置として、例えば非特許文献２で開示される製品がある。この製品は、非接触電力伝送技術を用いて受電側に給電しているので、生体情報をリアルタイムに長期間にわたって取得して送信することができる。

しかし、非接触電力伝送技術を用いる場合、実験動物の姿勢や位置により電磁誘導結合が変化して給電を行うことが出来なくなることがある。この課題の解決に関する先行技術として、例えば特許文献１がある。
特許文献１には、植え込み型医療器具システムにおける非接触電力伝送技術が開示されており、１次側コイルにおいて２軸直交のデュアルコイルを用いた９０度位相外れ駆動による回転磁界の生成により送受電間の結合による給電量の極端な低下の抑制を行うことが開示されている。

特許文献２には、体内滞留型医療機器が体内でどのような向きであってもその機器に非接触にて効率的にエネルギーを供給できるように、それぞれ異なる方向に磁界を発生するように設置される複数の１次側コイル（ヘルムホルツ型コイル）が開示されている。

特許文献３には、送電コイルと受電コイルの位置関係によらず高効率での電力伝送を実現するために、１次側コイルと２次側コイルの少なくとも一方を、球形状に組みつけられた複数のヘリカルコイルから構成することで、１次側と２次側コイル間の位置ズレの影響を軽減できることが開示されている。

特開２０１０−５３６５３２号公報 特開２００４−１５９４５６号公報 特開２０１３−００５５９１号公報

DATA SCIENCES INTERNATIONAL 社ホームページ MILLAR社ホームページ User Manual for Millar Mouse Telemetry Systems

非特許文献１に記載の先行技術では、小型実験動物に埋め込むため、小型にしてかつ軽量にする必要があり、電池容量が小さい。そのためデータ取得頻度を高くすることやデータ量を多くすることが困難、データ通信間隔を短くすることが困難、リアルタイムに送信しようとすると長期間の動作が出来ない、という課題がある。また、１次電池を内蔵するために、装置の形状が制限され生体親和性のある形状、特に丸型形状とするのが困難であるという課題がある。
非特許文献２に記載の先行技術では、飼育用ケージあたり１〜２匹の実験動物の生体情報の取得しか出来ない。そのため多数の送電装置が必要となり、コストや消費電力（発熱）で課題がある。受電側の重量が重いため（２．５ｇ）小型マウスのような軽量な小動物の実験に用いることが出来ない、という課題がある。更に、本製品のユーザーズマニュアル（User Manual for Millar Mouse Telemetry Systems）によれば飼育ケージ内の高いところ、具体的にはケージの底面から高さ約７０ｍｍでは実験動物の姿勢等により給電出来なくなりデータ送受信ができなくなるという課題がある。
特許文献１に開示された先行技術では、送信側の駆動回路が複数必要であるため、送電電力が２倍必要、よって発熱も多い、送電側のコストが高い、２軸による回転磁場では、任意の姿勢に対する効果が不十分という課題がある。
特許文献２に開示された先行技術では、送電側の駆動回路が複数必要であるため、送電電力が３倍、よって発熱もより多い、送電側のコストが高い、また観察対象である受電側を囲み覆ってしまうため、実験動物を観察することが困難という課題がある。
特許文献３に開示された先行技術では、送受電ヘリカルコイルペアを常時監視調整する必要があり、送受電ともに複雑かつ高コストとなる、という課題がある。また、受電側にヘリカルコイルを用いると、受電側の体積が大きくなり小型軽量化が困難になる、という課題がある。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、送電側は構成の簡単なスパイラルコイルまたはソレノイドコイルなどで１次側コイルを構成できる。受電側は簡単な構成で、作りやすく安価であり、一つの飼育ケージ内の複数匹の実験動物への埋め込みに際して、生体親和性の高い丸型断面形状に適した受電装置の回転による給電量の低下が発生しない、すなわち実験動物の向きや位置によらず継続的に給電でき、飼育ケージを送電側が覆うことが無く外部から実験動物の行動を観察可能である、受電装置、埋め込み型実験動物生体情報取得装置および実験動物生体情報取得システムを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が円形又は多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された３個のスパイラルコイルを有し、
前記３個のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に環状コイル列を形成して配置されていることを特徴とする受電中に任意の位置や方向に向く実験動物生体情報取得装置用の受電装置であり、実験動物内に埋め込まれる受電装置である。
ここで、スパイラルコイルとは、導線を渦巻き状に巻いた平面状のコイルである。整列巻のようにスパイラルコイルを積層したコイルもスパイラルコイルに含まれる。後述のソレノイドコイルとは、導線を疎又は密にらせん状に巻いたコイルであり、筒状で細長い形状を有するコイルである。巻回数も要求特性に応じて適宜設定される。
請求項２に係る発明は、送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が円形又は多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイルを有し、
前記複数のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に環状コイル列を形成して配置されており、
前記環状コイル列が、前記磁性体コアの軸方向に、複数設けられている受電装置である。
請求項３に係る発明は、隣り合う一対の環状コイル列におけるスパイラルコイルの辺同士が、長手方向垂直面からみて周方向にずれている隣り合う一対の環状コイル列を有することを特徴とする請求項２記載の受電装置である。
請求項４に係る発明は、環状コイル列を構成する複数のスパイラルコイルの数は、隣の環状コイル列を構成する複数のスパイラルコイルの数と異なる一対の環状コイル列を有することを特徴とする請求項２記載の受電装置である。
請求項５に係る発明は、環状コイル列を構成する複数のスパイラルコイルの数は、隣の環状コイル列を構成する複数のスパイラルコイルの数と同じである一対の環状コイル列を有することを特徴とする請求項２又は３記載の受電装置である。
請求項６に係る発明は、送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が円形又は多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイルを有し、
前記複数のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に環状コイル列を形成して配置されており
前記環状コイル列の軸方向外側の前記磁性体コア表面に、導線をらせん状に巻回して形成されたソレノイドコイルが設けられていることを特徴とする受電装置である。
請求項７に係る発明は、前記磁性体コアは多角形であり、前記辺は、前記多角形の頂点に位置する請求項１ないし６のいずれか１項記載の受電装置である。
請求項８に係る発明は、送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイルを有し、
前記複数のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に一つの環状コイル列を形成して配置されているか又は前記環状コイル列が、前記磁性体コアの軸方向に、複数設けられている受電装置であり、
前記辺は、前記多角形の頂点以外の位置に位置する受電中に任意の位置や方向に向く実験動物生体情報取得装置用の受電装置であり、実験動物内に埋め込まれる受電装置である。
請求項９に係る発明は、送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイルを有し、
前記複数のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に一つの環状コイル列を形成して配置されているか又は前記環状コイル列が、前記磁性体コアの軸方向に、複数設けられている受電装置であり、
前記スパイラルコイルは、前記多角形の角数より少ない数配置されている受電中に任意の位置や方向に向く実験動物生体情報取得装置用の受電装置であり、実験動物内に埋め込まれる受電装置である。
請求項１０に係る発明は、前記受電装置は、実験動物生体情報取得装置用の受電装置であり、実験動物内に埋め込まれる請求項２ないし７のいずれか１項記載の受電装置である。
請求項１１に係る発明は、前記実験動物生体情報取得装置は、前記受電装置と、前記受電装置からの出力を並列加算、直列加算もしくは直並列加算する加算回路と、電力を電力消費装置に供給する電力供給回路とを有し、前記加算回路は、前記受電装置の出力を整流平滑後に、並列加算、直列加算もしくは直並列加算する加算回路である請求項１０記載の受電装置である。
請求項１２に係る発明は、前記電力消費装置は、間歇的に電力消費がなされる電力消費装置である請求項１１記載の受電装置である。
請求項１３に係る発明は、前記電力供給回路は、少なくとも、間歇的な電力消費に係る給電回路と時間平均的な電力消費に係わる給電回路の２つの回路を含むことを特徴とする請求項１１記載の受電装置である。
請求項１４に係る発明は、前記間歇的な電力消費に係わる給電回路には、セラミックコンデンサが含まれ、前記時間平均的な電力消費に係わる給電回路には、電気二重層コンデンサが含まれることを特徴とする請求項１３記載の受電装置である。
請求項１５に係る発明は、請求項１ないし１４のいずれか１項記載の受電装置と電力消費装置とを含み、実験動物内に埋め込まれる実験動物生体情報取得装置である。
請求項１６に係る発明は、前記電力消費装置は、実験動物の生体情報を取得する１つ以上のセンサ、前記生体情報の演算・処理回路と制御回路、および前記生体情報と制御信号の送受信回路であることを特徴とする請求項１５記載の実験動物生体情報取得装置である。
請求項１７に係る発明は、前記受電装置、前記電力消費装置は、カプセルに内蔵されていることを特徴とする請求項１５又は１６記載の実験動物生体情報取得装置である。
請求項１８に係る発明は、請求項１５ないし１７のいずれか１項記載の実験動物生体情報取得装置が埋め込まれた実験動物が収納される透明ケージと、前記実験動物生体情報取得装置に電力を伝送する送電装置と、前記送電装置を内蔵し前記透明ケージを載置する載置台と、送信された情報を処理、記録するとともに送電装置を制御するサーバーと、を有する実験動物生体情報取得システムである。

本発明によれば、磁性体コアの軸の周りの回転に関して、給電量の大きな低下の発生がおさえられる。それゆえ、実験動物生体情報取得装置を生体親和性の良い断面丸型形状とできる効果がある。

スパイラルコイルを略四角形とし、辺同士を隣接させて配置した場合には、隙間なく配置が行われ、誘導起電力誘起が効果的に行われる。その結果、より効果的に受電を行うことが可能となる。

磁性体コアの軸方向に、環状コイル列を複数設けることにより、磁性体コアの軸周りの回転、および磁性体コア軸の立ち上がり変動に関して、給電量の大きな低下の発生がより一層少なくなり無くなり、位置や姿勢に関係なく給電できる効果がある。

本発明の実施の一形態に係わる、実験動物生体情報取得システムの全体構成を説明する概略構成図である。 本発明の実施形態に係わる、１次側コイルの発生する磁場を示す図である。 本発明の実施形態に係わる、２次側コイル部を構成する磁性体コア近傍の磁場分布を示す図である。 本発明の一つ実施形態に係わる、２次側コイル部の構成図である。 本発明の一つ実施形態に係わる、２次側コイル部の構成図である。 本発明の他の実施形態に係わる、２次側コイル部の構成図である。 本発明の実施形態に係わる、実験動物生体情報取得システムの全体構成の回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係わる、加算回路の回路構成図である。 本発明の実施形態に係わる、電力消費装置への入力特性を表す図である。 本発明の実施形態に係わる、カプセルの構成を表す図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の一形態に係わる実験動物生体情報取得システム０１の概略構成図である。この実験動物生体情報取得システム０１は、実験動物生体情報取得装置１２と、実験動物生体情報取得装置１２が埋め込まれた実験動物が収納される透明ケージ１４と、実験動物生体情報取得装置１２に電力を伝送する送電装置１１と、送電装置１１を内蔵し、透明ケージ１４を載置する載置台１５とを有する。
この実験動物生体情報取得システム０１は、さらに図７に示すように送電装置１１から有線方式または無線方式で送信される情報を処理するサーバー１３を有している。サーバー１３は、情報を記録、演算、処理、表示するとともに、送電装置の制御も行う。
送電装置１１は、非接触電力伝送に用いる１次側コイル（図２の２１）と、１次側コイルを駆動するインバータ回路（図示せず）と、実験動物生体情報取得装置１２を制御する制御信号の送受信回路（図示せず）と、実験動物生体情報取得装置１２からのデータの受信を行うデータ受信回路（図示せず）を有する。送電装置１１は、非接触電力伝送にて１次側コイル２１から２次側コイル部２２を有する実験動物生体情報取得装置１２に電力を供給する。

図２は、本発明の実施の一形態に係り、１次側コイル２１を有する送電装置１１が発生する磁場分布２３の一例である。
１次側コイル２１は、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、金などの電気導電性のある金属及びその合金の単線やリッツ線もしくは印刷法やエッチング法で形成された平面状のスパイラルコイルやソレノイドコイル等のコイルと、必要に応じて設けられる共振回路で構成されている。
送電装置の発生する磁場の向きを、ｚ方向を上方向、ｘ方向を手前方向、ｙ方向を右方向とする。１次側コイル２１が前記のような公知の簡単なコイルで構成されていると、その発生する磁場は飼育ケージ内の場所で、磁場の向きが変化し、飼育ケージ１４内の場所毎に、特定の向きとなる。図２の実施の一形態では、１次側コイルの中央部など大部分がｚ方向を向いているが、位置によっては、ｘ方向やｙ方向の磁場の向きとなる。その為、２次側コイル部２２も１次側コイルと同様のスパイラルコイルやソレノイドコイル等の簡単な構成のコイルであると、実験動物生体情報取得装置１２が任意の位置や向きであるときに、１次側コイル２１と２次側コイル部２２との誘導結合状態が大きく変化し、電力伝送量も大きく変化する。

図３は、図２における中央付近に２次側コイル部２２を構成する磁性体コア３１がある場合の磁性体コア３１近傍の磁界分布の概略図である。
図３（ａ）〜（ｄ）では磁性体コア３１が円筒型の場合を例示する。磁性体コア３１の向き（本形態においては実験動物生体情報取得装置の向き）により磁界分布が大きく変わることが理解される。
図３（ａ）は、磁性体コア３１の軸３２が１次側コイル２１による磁場２３と垂直にあるときの磁性体コア３１の軸３２に垂直な断面での磁界分布を示す概略図である。断面の上半分３３と下半分３４で磁性体コアに入り込む磁界の向きが反対となることが理解される。
図３（ｂ）は、磁性体コア３１の軸３２が１次側コイル２１による磁場２３と平行を向いている場合の磁性体コア３１近傍磁界分布を示す概略図である。断面の上半分３５と下半分３６で磁性体コア３１に入り込む磁界の向きが反対となることが理解される。
図３（ｃ）、（ｄ）は、磁性体コア３１の軸３２そのものが上下方向へ回転する場合の磁性体コア３１近傍の磁界分布を示す概略図である。磁性体コア３１に入り込む磁界の向きが徐々に変化することが理解される。
図３（ｅ）は、磁性体コア３１の断面形状が三角形の場合と四角形の場合における磁界分布を、配置角度を変えた場合とともに示している。

図４〜図６に本発明の実施の形態に係る受電装置の２次側コイル部の例を示す。
２次側コイル部２２は、長手方向に垂直な断面形状が円形又は多角形の磁性体コア３１と、導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、・、・を有し、複数のスパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、・、・は、相互に近接させて、前記磁性体コア３１の周面全体を覆うにして、周方向に並べて配置されている。
２次側コイル部を構成するスパイラルコイルあるいはソレノイドコイルの各コイルは、導体を巻回して構成することだけではなくフレキシブルコイルを用いて構成することが好ましい。フレキシブルコイルは、可とう性のあるフィルム等の下地材の上に、印刷法やエッチング法で導体を薄膜状に形成してコイルとしたものである。その場合には複数のコイルを同一のフィルム等に配置や特性のバラツキを少なく形成できる。また片面もしくは両面に形成したフィルム状のコイルを積層し接続することで、特性値の調整が可能となるとともに、コイルを撓ませることが容易に出来る。各積層フィルムコイルは接着剤や粘着剤で合わせる事で、各積層フィルムコイルの位置ズレを防ぐことが出来る。

フレキシブルコイルを、受電装置もしくは生体情報取得装置・システムに使用した場合、受電装置・生体情報取得装置においては、特性の調整が容易、特性再現性良好、生産性良好、撓ませるのが容易となり、性能バラツキが無くなる。より詳細に述べる。
（１）環状コイル列を構成する各々のスパイラルコイルの特性を制御（そろえる）必要があるが、巻回コイルでは特性の制御（そろえる）が困難である。フレキシブルコイルであれば特性を揃えることが容易であり、また、コイル毎に異なる特性に制御することが容易である。また、品質バラツキなく生産性がよい。
（２）巻回コイルでは、コイルを撓ませる際にバラツキが生じやすいが、フレキシブルコイルであれば撓ませることが容易であり、バラツキが生じない。
（３）例えば４層フレキシブルコイルでは撓ませることが困難なので両面フレキシブルコイル２枚もしくは両面フレキシブルコイルと片面フレキシブルコイル各１枚接着材、粘着剤で貼りあわせれば撓ませるのが容易で撓ませたときの特性バラツキを抑えられる
（４）受電回路基板への取り付けが容易であり、例えばハンダペースト、異方性導電フィルムや（Ａｕ金−Ａｕ金の）金属間結合等を利用して熱圧着等で接合できる。
（５）フレキシブルコイル及び受電回路から電力消費装置までの各回路を一体のフレキシブル基板で構成でき、生産性が極めて高い
生体情報取得システムについては、次のような利点がある。
（１）複数の送電装置に任意の受電装置を組み合わせる際に、上記受電装置の特徴から調整無しでシステム化できる。すなわち、いずれの受電装置もいずれの送伝装置に無調整で使用できる。
（２）受電回路基板への取り付けが容易であり、例えばハンダペースト、異方性導電フィルムや（Ａｕ金−Ａｕ金の）金属間結合等を利用して熱圧着等で接合できる。
（３）フレキシブルコイル及び受電回路から電力消費装置までの各回路を一体のフレキシブル基板で構成でき、生産性が極めて高い。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づきより詳細に説明する。
図４（ａ）に示す２次側コイル部２２は、長手方向に垂直な断面形状が円形の磁性体コア３１と、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイル４０ａ、４０ｂを有し、複数のスパイラルコイル４０ａ、４０ｂは、それぞれその辺同士（４０ａ１と４０ｂ１）、（４０ａ２と４０ｂ２）を近接させて、磁性体コア３１の周面全体を覆うようにして、磁性体コア３１の周方向に環状に（リングを形成するように）配置されている。
図４（ａ）は、２個のスパイラルコイル４０a、４０ｂを用いた例を示している。
スパイラルコイル４０ａ、４０ｂはそれぞれ略四角形状をなすように形成されている。
巻線を巻回して外形が略四角形状をなすように形成された平面状のスパイラルコイルに、撓みを与えて、磁性体コア３１の外周面に沿った形状とする。図４（ａ）に示す磁性体コア３１の断面形状は円形であるためその半径に対応した曲率半径となる撓みをスパイラルコイルに与える。外周面に沿った形状とされたスパイラルコイル４０ａ、４０ｂは、それぞれの辺同士を近接させて環状に並べて磁性体コアの外周に配置されている。スパイラルコイル４０ａの一辺４０ａ１とスパイラルコイル４０ｂの一辺４０ｂ１と近接させるとともに、スパイラルコイル４０ａの他の一辺４０ａ２とスパイラルコイル４０ｂの他の一辺４０ｂ２とを隣接配置する。これにより、スパイラルコイル４０ａ、４０ｂは磁性体コア３１の長手方向から見た場合、リング状配列となる。本明細書においてはこれを環状コイル列と称する。
磁性体コア３１を覆っている部分が誘導起電力に寄与し、覆わない部分は寄与しない。隙間無く覆うように複数のスパイラルコイルを配置することになり、外形が円状のスパイラルコイルを配置した場合に比べて誘導起電力を大きくすることが可能となる。
本構成で図３（ａ）の磁界分布を考えると、極性はコイルを巻く向きと磁場の向きに依存するが２つのコイルは共に誘導起電力を生じる。２つのコイルを磁性体コアの軸３２の周りに回転しても電力伝送出来ない状態は、２つのコイルの各々の辺の位置が上下方向になった場合のみであるため、給電量の極端な低下の発生が抑えられる。
図３（ｂ）に示す磁界分布を考えると、断面の上半分３５と下半分３６で磁性体コア３１に入り込む磁界の向きが反対となるため誘導起電力が相殺して出力されないことが理解される。しかし、本構成では、磁性体コア３１の軸３２そのものの回転により図３（ａ）から（ｃ）を経て（ｄ）、さらに（ｂ）に示す磁界分布に移っていく過程において、誘導起電力は、磁性体コア３１近傍の磁界の向きと磁性体コア３１の軸３２のなす角度が２０度程度になるまでは発生することが理解される。

スパイラルコイルを３つ用いて環状コイル列を形成した例を図４（ｂ）、図５（ａ）に基づいて説明する。なお、図５（ａ）は、図４（ｂ）における磁性体コア３１の長手方向垂直断面図である。
図４（ｂ）は、３個のスパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、４０ｃを用いた例を示している。
スパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、４０ｃはそれぞれ略四角形状をなすように形成されている。
略四角形状をなすように巻線を巻回して形成された平面状のスパイラルコイルに、撓みを与えて、磁性体コア３１の外周面に沿った形状とする。図４（ｂ）に示す磁性体コア３１の断面形状は円形であるためその半径に対応した曲率半径となる撓みをスパイラルコイルに与える。外周面に沿った形状とされたスパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれの辺同士を近接させて環状に並べて磁性体コアの外周に配置されている。スパイラルコイル４０ａの一辺４０ａ１をスパイラルコイル４０ｂの一辺４０ｂ１と近接させ、スパイラルコイル４０ｂの他の一辺４０ｂ２をスパイラルコイル４０ｃの一辺４０ｃ１と近接させ、さらに、スパイラルコイル４０ｃの他の一辺４０ｃ２をスパイラルコイル４０ａの他の一辺と近接させて配置する。これにより、スパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、４０ｃは磁性体コア３１の長手方向から見た場合、リング状配列すなわち環状コイル列となる。
本構成で図３（ａ）の磁界分布を考えると、極性はコイルを巻く向きと磁場の向きに依存するが３つのコイルは共に誘導起電力を生じる。３つのコイルを磁性体コアの軸３２の周りに回転しても電力伝送出来ない状態は３つのコイルの位置が左右に対称にならなければ発生しないので、給電量の極端な低下の発生が抑えられる。
図３（ｂ）に示す磁界分布を考えると、断面の上半分３５と下半分３６で磁性体コア３１に入り込む磁界の向きが反対となるため誘導起電力が相殺して出力されないことが理解される。しかし、本構成では、磁性体コア３１の軸３２そのものの回転により図３（ａ）から（ｃ）を経て（ｄ）、さらに（ｂ）に示す磁界分布に移っていく過程において、誘導起電力は、磁性体コア３１近傍の磁界の向きと磁性体コア３１の軸３２のなす角度が２０度程度になるまでは発生することが理解される。
なお、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す例では、複数のスパイラルコイルの寸法、形状は同じ場合を示したが必ずしも同じにする必要はなく、異なった寸法、形状としてもよい。

図５は、他の形態に係る２次側コイル部２２の構成概略図である。複数の種々の構成のコイルと、種々の磁性体コア３１の構成を例示する。
図５（ａ）では、図４（ｂ）に説明した通り、磁性体コア３１の断面形状は円形であり、３つのスパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、４０ｃは磁性体コア３１の周面に沿わせて湾曲させてある。
図５（ｂ）では、スパイラルコイルを４つ用いており、スパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄも磁性体コア３１の周面に沿わせてある。
本構成で図３（ｅ）の磁界分布を考えると、少なくとも２つ以上のコイルが誘導起電力を生じるので、給電量の大きな低下は無くなる。

更に、図５に例示する２次側コイル部２２を構成する２つ以上の各コイルにおいて、図３（ｂ）に示す磁界分布においては、断面の上半分３５と下半分３６で磁性体コア３１に入り込む磁界の向きが反対となるため誘導起電力が相殺して出力されないことが理解される。しかし、磁性体コアの軸３２そのものの回転により図３（ａ）から（ｃ）を経て（ｄ）、さらに（ｂ）に示す磁界分布に移っていく過程において、誘導起電力は、磁性体個コア近傍の磁界の向きと磁性体コアの軸３２のなす角度が２０度程度になるまでは発生することが理解される。

以上例示したように、２個のスパイラルコイル４０を、磁性体コア３１の周囲に環状に配置して２次側コイル部２２を構成することで、２次側コイル部２２を磁性体コアの軸３２の周りに回転しても給電量の極端な低下が抑えられる。そのため、実験動物生体情報取得装置１２を構成した場合、磁性体コアの軸３２の周りの回転が可能になり、生体親和性のよい断面丸型形状とすることが出来る。
また、３個以上のスパイラルコイルまたはソレノイドコイル４１を、磁性体コアの周囲い環状に配置して２次側コイル部２２を構成することで、２次側コイル部２２を磁性体コアの軸３２の周りに回転しても給電量の大きな低下は無くなる。そのため、実験動物生体情報取得装置１２を構成した場合、コア軸周りの回転が可能になり、生体親和性のよい断面丸型形状とすることが出来る。磁性体コア３１の形状は、図３に例示した構成には制限されない。例えば円柱型、円筒型、三角柱形、三角筒形、四角柱形、四角筒形、多角柱形、多角筒形等が可能であるが、それらに限定されるものではない。
またコイルの形状は、図５に例示したようにコアの外面に沿うように平面状に構成することや、断面が円形の一部を構成するように湾曲させて構成することができる。
またコイルを構成する導体部が重なるように構成しても良い。しかし、２次側コイル部２２の同一体積での効果（コイルへの鎖交磁束）を考えると、磁性体コア３１の外面に沿うように構成とするのが最も体積効率が高い（図５（ａ)〜（ｅ））。磁性体コア３１の断面が多角形の場合、その辺数と同じ数のスパイラルコイルを用いればスパイラルコイルをベンドする手間は不要となる（図５（ｄ)、（ｅ））。ただ、この場合、スパイラルコイル同士が隣接する辺の部分が多角形の頂点の位置と一致するため、磁性体コアの位置、角度によってはその部分からの磁束を取込切れない場合が生ずる。一方、多角形の場合であっても、図５（ｃ)に示すように、スパイラルコイルをベンドすれば、スパイラルコイル同士の隣接する辺を多角形の頂角がある位置からずらして配置することが可能となる。
また、磁性体コア３１はフェライトに代表される軟磁性材料を用いて、成形や切削等の方法で柱状や筒状に構成する、磁性シートを用いて筒状に構成することができる。また磁性体コア３１を磁気異方性のある材料、例えば扁平磁性微粒子を用いて構成し、磁化容易軸を磁性体コア外面にほぼ垂直に配向させた材料を用いると、図３に例示した磁場分布を改善する効果（磁束が磁性体コア外面に垂直に近くなり、コイルへの鎖交磁束が増える）があり、より誘導起電力を大きく生じさせることができる。
磁性体コアを構成する材料の透磁率には特に制限は無いが、コア材の透磁率が高いほど、反磁場の影響で、コアの端部はそれ以外の場所と異なる磁場分布となるため、２次側コイル部を構成するコイルの位置の適切な構成が必要となる。透磁率が、例えば１０００以上のように大きい場合にはコイル外形をコア材の外形端部から内側に離したほうが性能はよく、例えば３００以下のように小さい場合には、コイル外形をコア材の端部位置まで構成したほうが性能は良い。誘導起電力の源であるコイル有効開口部への鎖交磁束の面では、透磁率を高くした方が性能は良い。

つぎに、図６（ａ）に、磁性体コア３１の周面上に複数(本例では２個)の環状コイル列５１Ａ、５１Ｂを用いて、２次側コイル部２２を構成した実施の形態を例示する。
この構成とすることで、前記した磁性体コアの軸３２の周りの回転に加えて、磁性体コアの軸３２そのものの回転による給電量の大きな低下を無くすことができる。
図６（ａ）に、磁性体コア３１の周面に２個のスパイラルコイル４０ａ、４０ｂで構成した環状コイル列５１Ａと、２個の
スパイラルコイル４１ａと４１ｂで構成した環状コイル列５１Ｂを用いて、２次側コイル部２２を構成している。本例に示すスパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂはともに、略四角形状をなしており、磁性体コア３１の外周面に対応するように湾曲させてある。スパイラルコイル４０ａの一辺とスパイラルコイル４０ｂの一辺を近接させるとともに、スパイラルコイル４０ａの他の対向する一辺とスパイラルコイル４０ｂの他の対向する一辺とを近接させることにより、スパイラルコイル４０ａとスパイラルコイル４０ｂとでリング状の環状コイル列５１Ａを構成して磁性体コア３１の半分を覆っている。
同様に、スパイラルコイル４１ａの一辺とスパイラルコイル４１ｂの一辺を近接させるとともに、スパイラルコイル４１ａの他の対向する一辺とスパイラルコイル４１ｂの他の対向する一辺とを近接させることにより、スパイラルコイル４１ａとスパイラルコイル４１ｂとでリング状の環状コイル列５１Ｂを構成して磁性体コア３１の残り半分を覆っている。
なお、本例では、スパイラルコイル４０ａ、４０ｂの端子は図面における左側に設け、スパイラルコイル４１ａ、４１ｂの端子は図面における右側に設けてある。端子の配置は適宜決めればよい。
本構成で図３（ａ）〜（ｄ）に示す磁界分布を考えと、どの状態においても誘導起電力が生じ、磁性体コアの軸３２そのものの回転に関して給電量の大きな低下の発生しないことが理解される。前記の図４（ａ）、（ｂ）のように１組のコイルで構成した場合には、図３（ａ）、（ｃ）、（ｄ）の磁界には誘導起電力が生じるが、図３（ｂ）の磁界に関してだけは、誘導起電力が生じないことが理解される。
さらなる効果として、図４（ａ）の構成において、磁性体コアの軸３２の周りの回転に関して、２つのコイルの各々の辺の位置が上下方向の場合には給電量の大きな低下が発生するが、図６（ａ）の構成においては、環状コイル列５１Ａ，５１Ｂのコイルを全く同一の位置関係に配置しない限り、いずれかのコイルは誘導起電力を生じるという効果をあわせもつ。磁性体コアの軸３２から各コイルの外形を見込んだ角度、２個のコイルで構成した場合には約１８０度、の少なくとも１／４の角度分すなわち４５度以上、望ましくは１／２の角度分すなわち９０度だけ２組の環状コイル列５１Ａ，５１Ｂの角度をずらして構成する。このような角度関係の２組のコイルで構成すると、磁性体コア軸周りの回転に関して誘導起電力の変動を最小にできる。

本発明の実施の他の形態を図６（ｂ）に例示する。
図６（ｂ）に、磁性体コア３１の周面に配置した３個のスパイラルコイル４０ａ、４０ｂ、４０ｃで構成した環状コイル列５１Ａと、磁性体コア３１の周面に配置した別の３個のスパイラルコイル４１ａ、４１ｂ、４１ｃで構成した環状コイル列５１Ｂの２組の環状コイル列５１Ａ，５１Ｂで、２次側コイル部２２を構成した実施形態を例示する。
この構成も前記の図６（ａ）と同様に、磁性体コアの軸３２そのものの回転に関して、給電量の低下が少ないことが理解される。本構成で図３（ａ）の磁界分布を考えると、給電量の低下が生じることは少ないが、磁性体コアの軸３２から各コイルの外形を見込んだ角度、３個のコイルで構成した場合には約１２０度、の少なくとも１／４の角度分すなわち３０度以上、望ましくは１／２の角度分すなわち６０度だけ２組の環状コイル列５１Ａ，５１Ｂの角度をずらして構成する。
このような２組のコイルで構成すると、磁性体コアの軸３２の周りの回転に関して誘導起電力の変動を最小にできる。本実施の形態で例示するように、種々の形態の構成が可能である。なおコイルの構成は、３個のコイルの構成に限定されるものではなく、３個以上のコイルで構成したコイルを２組であれば同様の効果を有することは、本発明の説明から明らかである。

さらに本発明の実施の他の形態を図６（ｃ）に例示する。本構成は磁性体コアの周面に配置した３個のスパイラルコイルで構成した環状コイル列５１Ａと磁性体コアを有するソレノイドコイル５６で構成したコイル１個を配置して２次側コイル部２２を構成する。このように構成することで、磁性体コアの軸３２の周りの回転に関して給電量の低下が無く、かつ磁性体コアの軸３２そのものの回転に関して給電量の低下が少ないことが理解される。
図６（ｄ）に示す例と図６（ａ）に示す例との相違は、スパイラルコイルの端子の配置である。図６（ａ）に示す例では、スパイラルコイルの端子５５は５１Ａと５１Ｂとでは反対側に配置されているが、図６（ｄ）に示す例で、スパイラルコイルの端子５５は５１Ａ，５１Ｂとも図面における右側片側に配置されている。組立生産性を考慮して適宜取出し方向を決定すればよい。

以上例示したように本発明によれば、磁性体コア３１の周面に配置した複数のコイルから成る環状コイル列を２組で２次側コイル部２２を構成することで、磁性体コアの軸３２の周りの回転に対してだけでなく、磁性体コアの軸３２そのものの回転に関しても給電量の低下が少ない構成とすることができる。そのため、実験動物生体情報取得装置１２を構成した場合、磁性体コアの軸３２の周りの回転が可能になり、生体親和性のよい断面丸型形状とすることが出来るだけでなく、磁性体コアの軸３２そのものの回転も可能となり、位置や姿勢に関係なく給電できる。
さらに、例示したように、磁性体コアの周面に配置した３つ以上の複数のコイルからなる環状コイル列１組と、磁性体コアを有するソレノイドコイルで構成したコイルで２次側コイル部を構成することで、磁性体コアの軸３２の周りの回転に対して、かつ磁性体コアの軸３２そのものの回転に関しても給電量の低下が少ない構成とすることができる。そのため、実験動物生体情報取得装置１２を構成した場合、磁性体コアの軸３２の周りの回転が可能になり、生体親和性のよい断面丸型形状とすることが出来るだけでなく、磁性体コアの軸３２そのものの回転も可能となり、位置や姿勢に関係なく給電できる。
また、磁性体コア３１は一体であってもよいが、別々に構成した磁性体コアに構成されたコイルを、磁性接着剤等を用いて、磁気的に強く結合するように構成することができる。一体型磁性体コアもしくは別々の磁性体コアを強く結合する等の製造上の利便性が増す。

以下、本発明の回路に関する実施の形態を図に基づいて説明する。
図７は、実験動物生体情報取得装置１２、送電装置１１、および実験動物生体情報取得システム０１の回路ブロック構成概略図である。
実験動物生体情報取得装置１２は、受電装置を構成する２次側コイル部２２を有する受電回路６１、加算回路６２、電力供給回路６３の回路ブロックと、電力消費装置６４の各回路ブロックからなる。以下に各回路ブロックの実施の形態を説明する。

受電回路６１は、２次側コイル部２２を有してなり、必要に応じて並列または直列もしくは直並列共振回路を含む。

加算回路６２は、２次側コイル部２２を構成する複数のコイルの誘導起電力を、前記受電回路６１の出力を加算して、電力供給回路６３を介して電力消費装置６４に必要な電力を供給する。
加算回路６２の実施の形態の一例として、整流回路７１に静電容量７２を並列接続した回路を、並列接続または直列接続もしくは直並列接続した回路を図８（ａ）から（ｈ）に例示する。整流回路７１は半端整流回路や全波整流回路を用いることができる。静電容量７２は０．１〜１００μＦ程度であり、望ましくは１〜１０μＦである。
接続の構成は、加算回路６２に接続する電力供給回路６３や電力消費装置６４の特性に依存するが、電力供給回路６３以降を負荷としてみたときに、負荷が１ｋΩ以下の重い場合には並列接続、負荷が１０ｋΩ以上の軽い場合には直列接続、負荷がその中間の場合には直並列接続が適する。
本発明の実験動物生体情報取得装置１２の場合には、負荷として１００〜１０００Ωであり、並列接続型の加算回路６２が適する。また電力供給回路６３の入力電圧の上限に制限のある場合には、加算回路６２の最終段に制限回路６５を構成する。制限回路６５は図８（ｆ）から（ｈ）に実施の一例を示すように、例えばツェナーダイオードとトランジスタを用いて電力供給回路と兼用したり、ツェナーダイオードを用いて実施する。このようにすることで、本発明の２次側コイル部２２からの受電電力を有効に使うことができる。

電力供給回路６３は、電力消費装置６４に適した電力を供給する回路ブロックである。図９に電力消費装置６４の入力部での電圧と電流を例示する。電力消費装置６４は、近年のディジタル化の進展に伴い、間歇的に電力を消費する場合が多い。
図９（ａ）は、電力消費装置６４における電流８１および電圧８２を説明する１０秒間の図である。間歇的に約２秒間隔で約２ｍ秒の間で約２０ｍＡの電流８１を消費しており（詳細は図９（ｃ）に示す）、それ以外には約８０ｍ秒間隔で約０．７ｍ秒の間に約１０ｍＡの電流８１を消費しており（詳細は図９（ｂ）および（ｅ）に示す）、それ以外の時間はほとんど電流８１を消費せず、時間平均では約１．２ｍＡの電流８１を消費している。
そこで間歇的な電力消費に係わる給電６７と時間平均的な電力消費６６に係わる給電を分けて構成することを実施する。このように構成することで、受電回路６１および加算回路６２が電力供給回路６３に供給する電力は、間歇的な電力消費に対応させる必要が無く、時間平均的な電力消費に対応させればよい。そのため、受電回路６１と加算回路６２および電力供給回路６３の構成を簡単かつ小さくできる。
電力供給回路６３は、例えば低損失型リニアレギュレータやＤＣ−ＤＣコンバータを用いて実現できる。間歇的な電力消費に係わる給電６７には等価直列抵抗の小さいコンデンサ、例えば積層セラミックコンデンサで電力供給することを実施する。等価直列抵抗は２０ｍΩ以下が好ましい。間歇的な電力消費の電力ピークが例えば１０〜５０ｍＷであれば、２０〜１００μＦのコンデンサが適する。時間平均的な電力消費に係わる給電６６には、静電容量の大きいコンデンサで電力供給することを実施する。例えば等価直列抵抗の小さい電気二重層コンデンサが適する。時間平均的な電力消費が例えば３ｍＷ程度であれば、等価直列抵抗が５０Ω以下、静電容量は２〜１０ｍＦが望ましい。
図９（ｄ）は、電力消費装置への電力供給を止めた場合の電力消費装置の入力部での電圧と電流の変化を例示する。電力供給装置６３への電力供給が途絶えた場合、間歇的な電力供給に際して瞬時電圧低下が発生して、電力消費装置の動作に不具合が生じることがある。そういった状態を回避するためには、電気二重層コンデンサの等価直列抵抗は５０Ω以下であることが望ましい。さらに、このように構成することで、加算回路６２から電力供給回路６３への給電が、例えば４０秒程度途絶えた場合でも、電力消費装置６４の電力消費により、間歇的な電力消費に係わる給電６７の電気エネルギーの低下を時間平均的な電力消費に係わる給電６６から補填することができ、継続的な給電を実現でき、停止することの無い動作を可能にすることが理解できる。

以下、実験動物生体情報取得装置１２に係わる実施の形態を図に基づいて説明する。図７において、電力消費装置６４は、実験動物の生体情報を取得するための１つ以上のセンサ、例えば温度センサ、加速度センサ、拍動センサ（心拍センサや脈拍センサ等）、圧力センサ、生体電気センサ等と、前記生体情報の計測・演算・処理回路と制御回路および前記生体情報と制御信号の通信回路と通信アンテナを少なくとも有する。通信回路は例えば低消費電力のブルートゥース（登録商標）で実施する。

以下、実験動物生体情報取得装置１２のカプセル構成に係わる実施の形態を図に基づいて説明する。
図１０に、カプセル構成の実施の形態を例示する。図１０（ａ）に図示するように、筒状の磁性体コア３１の周りに２次側コイル部２２を構成し、各種回路等を、筒状コアの内側に配置する構成もできる。また、図１０（ｂ）に図示するように柱状の磁性体コア３１の周りに２次側コイル部２２を構成し、実験動物生体情報取得装置１２を構成するための各種回路等を、その周りに配置することができる。カプセル９０は生体適合材料である、ガラス、セラミックス、生体適合プラスチック等で作ることができる。
ガラスやセラミックスでカプセルを構成した場合には、カプセル９０を２つ以上に分割しておき、２次側コイル部や各種回路等を封入するようにしたのち、生体適合エポキシ等で接着させることで構成できる。
生体適合プラスチックでカプセル９０を構成した場合には、同様に２つ以上に分割しておき、２次側コイル部２２や各種回路等を封入するようにしたのち、生体適合エポキシ等で接着・密着させる、もしくは超音波融着にて接合する等の方法でカプセル９０を構成できる。
さらに、筒状の磁性体コア３１に２次側コイル部２２を構成し、各種回路等をコアの内側に配置するように構成した場合には、筒状コアの少なくとも片側端部にドーム形状等のキャップを合わせ、全体を液状の生体適合プラスチックでディップ、スプレイ等の方法でコーティングし、その後乾燥硬化、熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化等の方法で硬化してカプセル９０を構成することもできる。
また、前記の液状の生体適合プラスチックを用いてコーティングする方法は２分割したカプセル９０の接合に用いても効果が高い。その場合にはカプセル９０の材質は生体適合性である必要は無い。このような構成により、実験動物の体液に侵されず、実験動物にも悪影響を及ぼさず、生体親和性の高い断面丸型形状が可能な実験動物生体情報取得装置１２とすることができる。

以下、実験動物生体情報取得システム０１に係わる実施の形態を図に基づいて説明する。
図１に実験動物生体情報取得システムの全体構成の概略を示す。１次側コイル２１を有する送電装置１１が２次側コイル部２２を有する前記実験動物生体情報取得装置１２を埋め込まれた実験動物が飼育される飼育用ケージ１４の下側にあり、前記送電装置の上面は略平坦であり、飼育用ケージの載置台１５を構成する。更に前記送電装置１１は前記実験動物生体情報取得装置１２が送信するデータの受信装置を有し、更に制御信号を送受信する装置を有する構成としている。
このような構成とすることで、２次側コイル部２２の向きや位置に関わらず受電することが出来、複数匹の実験動物が飼育される飼育ケージ１４を送電側が覆うことが無く外部から実験動物の行動を観察可能な実験動物生体情報取得システム０１を構成することが出来る。なお一次側コイル２１による前記飼育ケージ内の磁場の強さは、１００μＴ（テスラ）以下であることが望ましい。

以下、本発明の実施例を例示する。
１次側コイル２１による２次側コイル部２２の場所での磁場の向き 上下方向
１次側コイル２１による２次側コイル部２２の場所での磁場の強さ １００μＴ
１次側コイル２１の交流駆動周波数 ５００ｋＨｚ
２次側コイル部２２の形状 断面丸型コアの外面に沿う形に湾曲したコイル
２次側コイル部２２の加算回路からみた負荷インピーダンス ５００Ω
コイルの線材 φ０．０６〜０．０８ｍｍ
巻回数 ３０〜５０
磁性体コアの外形：φ５ｍｍｘ長さ１０ｍｍ、厚さ：０．２ｍｍの円筒形
加算回路は並列接続での実施例である

特性例−１ ２次側コイル部を２つのコイル、２組で構成
負荷端電圧（Ｖ） 電力（ｍＷ）
磁性体コア軸が磁界の向きに垂直 ３．２ １９
平行 ２ ８
４５度 ２．４ １２

特性例−２ ２次側コイル部を３つのコイル、２組で構成
負荷端電圧（Ｖ） 電力（ｍＷ）
磁性体コア軸が磁界の向きに垂直 ３ １７
平行 １．８ ５．５
４５度 ２．２ ９

本発明の実験動物生体情報取得装置１２は、間歇的な電力消費に関しては、ピークで５０ｍＷ、間歇消費時間の平均で２５ｍＷ程度である。全体時間平均的な電力消費は３ｍＷ程度である。よって、本発明により、埋め込み型実験動物生体情報取得装置１２への非接触電力伝送が可能であり、埋め込み型実験動物生体情報取得装置１２および埋め込み型実験動物生体情報取得システム０１が実現できる。

本発明の受電装置によれば、２次側コイル部と回路構成の発明により、１次側コイルと２次側コイル部の配置や向きによらず安定に電力を供給でき、非接触電力伝送の無指向化が可能である。 本発明の受電装置を実験動物生体情報取得装置に用いることで、生体情報取得装置の駆動用の電源線が不要になり、有線方式のように実験動物の動作に制限を与えることが無くなる。また実験動物にストレスを与えない生体親和性のある形状にでき、小型軽量で、生体情報をリアルタイムに取得でき、動き回る複数の小動物の姿勢や位置に関わりなく、生体情報を途切れることなく継続的に取得でき、医薬品開発等の発展に寄与することができる。また、本発明で実現する無指向性非接触給電技術は、実験動物生体情報取得装置のみならず、受電装置の位置が不定な広範囲のデバイスへの展開も見込まれ、産業の発展に寄与することができる。

０１ 実験動物生体情報取得システム
１１ 送電装置
１２ 実験動物生体情報取得装置
１３ サーバー
１４ 飼育ケージ
１５ 載置台
２１ １次側コイル
２２ ２次側コイル部
２３ １次側コイルの発生する磁場
３１ ２次側コイル部を構成する磁性体コア
３２ 磁性体コアの軸
３３ 磁性体コアの断面の上半分
３４ 磁性体コアの断面の下半分
３５ 磁性体コアの断面の上半分
３６ 磁性体コアの断面の下半分
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ ２次側コイル部を構成するスパイラルコイル
４０ａ１、４０ａ２、４０ｂ１、４０ｂ２、４０ｃ１、４０ｃ２ スパイラルコイルの辺
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ ２次側コイル部を構成するスパイラルコイル
５１Ａ、５１Ｂ 環状コイル列
５５ コイル端子
５６ ２次側コイル部のソレノイドコイル
６１ ２次側コイル部を有する受電回路
６２ 加算回路
６３ 電力供給回路

Claims (18)

1. 送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
   前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が円形又は多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された３個のスパイラルコイルを有し、
   前記３個のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に環状コイル列を形成して配置されていることを特徴とする受電中に任意の位置や方向に向く実験動物生体情報取得装置用の受電装置であり、実験動物内に埋め込まれる受電装置。
2. 送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
   前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が円形又は多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイルを有し、
   前記複数のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に環状コイル列を形成して配置されており、
   前記環状コイル列が、前記磁性体コアの軸方向に、複数設けられている受電装置。
3. 隣り合う一対の環状コイル列におけるスパイラルコイルの辺同士が、長手方向垂直面からみて周方向にずれている隣り合う一対の環状コイル列を有することを特徴とする請求項２記載の受電装置。
4. 環状コイル列を構成する複数のスパイラルコイルの数は、隣の環状コイル列を構成する複数のスパイラルコイルの数と異なる一対の環状コイル列を有することを特徴とする請求項２記載の受電装置。
5. 環状コイル列を構成する複数のスパイラルコイルの数は、隣の環状コイル列を構成する複数のスパイラルコイルの数と同じである一対の環状コイル列を有することを特徴とする請求項２又は３記載の受電装置。
6. 送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
   前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が円形又は多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイルを有し、
   前記複数のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に環状コイル列を形成して配置されており前記環状コイル列の軸方向外側の前記磁性体コア表面に、導線をらせん状に巻回して形成されたソレノイドコイルが設けられていることを特徴とする受電装置。
7. 前記磁性体コアは多角形であり、前記辺は、前記多角形の頂点に位置する請求項１ないし６のいずれか１項記載の受電装置。
8. 送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
   前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイルを有し、
   前記複数のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に一つの環状コイル列を形成し
   て配置されているか又は前記環状コイル列が、前記磁性体コアの軸方向に、複数設けられている受電装置であり、
   前記辺は、前記多角形の頂点以外の位置に位置する受電中に任意の位置や方向に向く実験動物生体情報取得装置用の受電装置であり、実験動物内に埋め込まれる受電装置。
9. 送電装置の１次側コイル部から非接触で伝送された電力を受電する２次側コイル部を有する受電装置であり、
   前記２次側コイル部は、長手方向に垂直な断面形状が多角形の磁性体コアと、外形が略四角形となるように導体を巻回して構成された複数のスパイラルコイルを有し、
   前記複数のスパイラルコイルは、それぞれその辺同士を近接させて、前記磁性体コアの周面全体を覆うようにして、前記磁性体コアの周方向に環状に一つの環状コイル列を形成して配置されているか又は前記環状コイル列が、前記磁性体コアの軸方向に、複数設けられている受電装置であり、
   前記スパイラルコイルは、前記多角形の角数より少ない数配置されている受電中に任意の位置や方向に向く実験動物生体情報取得装置用の受電装置であり、実験動物内に埋め込まれる受電装置。
10. 前記受電装置は、実験動物生体情報取得装置用の受電装置であり、実験動物内に埋め込まれる請求項２ないし７のいずれか１項記載の受電装置。
11. 前記実験動物生体情報取得装置は、前記受電装置と、前記受電装置からの出力を並列加算、直列加算もしくは直並列加算する加算回路と、電力を電力消費装置に供給する電力供給回路とを有し、前記加算回路は、前記受電装置の出力を整流平滑後に、並列加算、直列加算もしくは直並列加算する加算回路である請求項１０記載の受電装置。
12. 前記電力消費装置は、間歇的に電力消費がなされる電力消費装置である請求項１１記載の受電装置。
13. 前記電力供給回路は、少なくとも、間歇的な電力消費に係る給電回路と時間平均的な電力消費に係わる給電回路の２つの回路を含むことを特徴とする請求項１１記載の受電装置。
14. 前記間歇的な電力消費に係わる給電回路には、セラミックコンデンサが含まれ、前記時間平均的な電力消費に係わる給電回路には、電気二重層コンデンサが含まれることを特徴とする請求項１３記載の受電装置。
15. 請求項１ないし１４のいずれか１項記載の受電装置と電力消費装置とを含み、実験動物内に埋め込まれる実験動物生体情報取得装置。
16. 前記電力消費装置は、実験動物の生体情報を取得する１つ以上のセンサ、前記生体情報の演算・処理回路と制御回路、および前記生体情報と制御信号の送受信回路であることを特徴とする請求項１５記載の実験動物生体情報取得置。
17. 前記受電装置、前記電力消費装置は、カプセルに内蔵されていることを特徴とする請求項１５又は１６記載の実験動物生体情報取得装置。
18. 請求項１５ないし１７のいずれか１項記載の実験動物生体情報取得装置が埋め込まれた実験動物が収納される透明ケージと、前記実験動物生体情報取得装置に電力を伝送する送電装置と、前記送電装置を内蔵し前記透明ケージを載置する載置台と、送信された情報を処理、記録するとともに送電装置を制御するサーバーと、を有する実験動物生体情報取得システム。

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